ES2246316T3 - GEL COMPOSITIONS. - Google Patents
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Abstract
Description
Composiciones de gel.Gel compositions.
Esta invención se refiere a composiciones de gel que contienen microesferas para rellenar cables, tales como cables de comunicación, y a métodos para preparar tales geles.This invention relates to gel compositions. containing microspheres for filling cables, such as cables of communication, and methods to prepare such gels.
Los cables de comunicaciones comprenden
típicamente un núcleo que conduce la señal rodeado por una vaina
protectora. El núcleo, por ejemplo, puede conducir señales de luz o
señales eléctricas. En muchos cables, el espacio entre el conductor
y la vaina contiene un relleno, cuya función es la de proteger y
amortiguar el núcleo de las fuerzas externas que pudieran
producirse, por ejemplo, al doblarse o enrollarse, particularmente
en el caso de cables de fibra óptica. Una función más del relleno
es la prevención de la entrada de agua que es particularmente
pertinente cuando el núcleo comprende un metal tal como el cobre.
Para satisfacer estos requisitos, el relleno debe mostrar varias
características. El relleno debe ser de viscosidad suficiente para
permitir el movimiento lateral del núcleo que ocurre, por ejemplo,
al doblarlo, al enrollarlo o al trazarlo. La viscosidad, sin
embargo, no debe ser tan baja para permitir una pérdida por goteo
del relleno durante el trazado vertical de cables. Además, debe ser
mantenido este equilibrio de propiedades en un intervalo de
temperaturas de -40 a +80ºC. El relleno debe ser formulado para que
sea químicamente compatible con polímeros de calidad de cable, que
incluyen no sólo la vaina del cable, sino que también
revestimientos típicamente encontrados en las fibras ópticas. El
relleno también debe mostrar un alto grado de elasticidad para
absorber la fuerza de impactos que la vaina del cable pueda sufrir
durante su vida operativa. Pueden ser alcanzadas temperaturas
ambientales relativamente altas por la fabricación de tales cables
causando la expansión térmica del relleno lo que entonces conduce a
la formación de orificios y cavidades al enfriarse. Tales orificios
y cavidades pueden volverse potencialmente una vía para el agua que
en los cables de fibra óptica puede conducir a la atenuación de la
guía de la onda luminosa. Por lo tanto, los rellenos de cable deben
mostrar idealmente una baja conductividad termal. Para aplicaciones
eléctricas o para núcleos que transmiten señales eléctricas, es
ventajoso que el relleno tenga una baja permitividad de forma que se
aísle el núcleo de conducción. Esto tiene la ventaja adicional de
proporcionar un relleno hidrófobo que protege así el núcleo de la
entrada de agua. La resistencia antigoteo de los rellenos puede ser
mejorada reduciendo su peso específico. Finalmente, para un manejo
fácil, se prefiere que el relleno sea semiseco al tacto, más bien
que
pegajoso.Communication cables typically comprise a core that conducts the signal surrounded by a protective sheath. The core, for example, can conduct light signals or electrical signals. In many cables, the space between the conductor and the sheath contains a padding, whose function is to protect and cushion the core from external forces that could occur, for example, when bending or winding, particularly in the case of fiber cables optics. A further function of the landfill is the prevention of water ingress that is particularly relevant when the core comprises a metal such as copper. To meet these requirements, the padding must show several features. The filling must be of sufficient viscosity to allow lateral movement of the core that occurs, for example, when bending, rolling or tracing. The viscosity, however, should not be so low to allow a drip loss of the filling during vertical cable routing. In addition, this balance of properties must be maintained in a temperature range of -40 to + 80 ° C. The filler must be formulated to be chemically compatible with cable quality polymers, which include not only the cable sheath, but also coatings typically found in optical fibers. The padding must also show a high degree of elasticity to absorb the force of impacts that the cable sheath may suffer during its operational life. Relatively high ambient temperatures can be achieved by the manufacture of such cables causing thermal expansion of the landfill which then leads to the formation of holes and cavities upon cooling. Such holes and cavities can potentially become a path for water that in fiber optic cables can lead to the attenuation of the light wave guide. Therefore, cable fillers should ideally show low thermal conductivity. For electrical applications or for cores that transmit electrical signals, it is advantageous that the filling has a low permittivity so that the conduction core is isolated. This has the additional advantage of providing a hydrophobic filler that thus protects the core from the water inlet. The drip resistance of the fillers can be improved by reducing their specific weight. Finally, for easy handling, it is preferred that the filling is semi-dry to the touch, rather than
sticky.
Los rellenos existentes usados en cables de telecomunicación incluyen geles de aceite que son principalmente mezclas de aceites y agentes gelificantes. En su aplicación, penetran entre los haces de, por ejemplo, conductores de cobre aislados densamente empaquetados y así los aíslan de la humedad. El aceite, que comprende una parte principal de la mezcla, puede ser un aceite de procesamiento nafténico o parafínico, un aceite mineral, un producto sintético tal como un polibutano o un aceite de silicona. Los agentes gelificantes incluyen ceras, ácidos silícicos (geles de sílice), sílice pirógena, jabones de ácidos grasos y elastómeros termoplásticos. Típicamente el agente gelificante comprende menos del 10% del total.Existing fillers used in cables Telecommunications include oil gels that are primarily mixtures of oils and gelling agents. In your application, penetrate between the beams of, for example, copper conductors densely packed insulated and thus isolate them from moisture. He oil, which comprises a main part of the mixture, can be a naphthenic or paraffinic processing oil, an oil mineral, a synthetic product such as a polybutane or an oil of silicone. The gelling agents include waxes, silicic acids (silica gels), pyrogenic silica, fatty acid soaps and thermoplastic elastomers. Typically the gelling agent It comprises less than 10% of the total.
Una familia particular de elastómeros termoplásticos comercializados bajo la marca comercial "Kraton" (Compañía Química Shell), comprende configuraciones moleculares di-bloque, tri-bloque o multi-ramificadas de segmentos de poliestireno y caucho.A particular family of elastomers thermoplastics marketed under the trademark "Kraton" (Shell Chemical Company), includes configurations molecular di-block, tri-block or multi-branched polystyrene segments and rubber.
El documento US 5.657.410 describe un elemento de transmisión óptica que incluye un relleno que comprende entre 80% y 95% en peso de un plastificante monomérico que tiene un peso molecular en el intervalo de 200-2000 gramos por mol. Tales plastificantes monoméricos incluyen ésteres de ftalatos, trimelitatos, fosfatos y ésteres grasos. También pueden ser añadidas sustancias adicionales tales como espesadores. El espesador puede tomar la forma de pequeñas esferas. Las esferas huecas son las preferidas debido a su gran compresibilidad y fácil procesibildad. También pueden ser añadidos ventajosamente agentes tixotrópicos. Se incluyen sílice finamente dividida o pirógena, alúmina, y bentonitas así como mezclas de estas sustancias.US 5,657,410 describes an element of optical transmission that includes a filler comprising between 80% and 95% by weight of a monomeric plasticizer having a weight molecular in the range of 200-2000 grams per mol. Such monomeric plasticizers include phthalate esters, trimellitatos, phosphates and fatty esters. Can also be added additional substances such as thickeners. He Thickener can take the form of small spheres. Spheres Hollow are preferred due to its great compressibility and easy processibility Agents can also be added advantageously. thixotropic They include finely divided or pyrogenic silica, alumina, and bentonites as well as mixtures of these substances.
El uso de microesferas, por ejemplo microesferas
huecas, en compuestos de relleno de cables también se describe en
el documento US 5.698.615. En esta descripción el relleno del cable
comprende una composición hidrófila sustancialmente seca que
contiene entre otras cosas, además de las microesferas, partículas
en polvo hinchables absorbentes de agua, preferiblemente de un
tamaño de partículas en el intervalo de 1-30 \mum
y un "polvo de espolvorear" que tiene partículas de
preferiblemente una fracción 1/100 del tamaño de las partículas en
polvo hinchables. Debido a la naturaleza hidrófila de las
partículas en polvo hinchables, la composición siempre conserva
algún agua. Las partículas en polvo de espolvorear están dispuestas
entre las partículas en polvo hinchables para prevenir la
aglomeración cuando las partículas de polímero hinchables absorban
el agua. Partículas en polvo hinchables adecuadas son las basadas
en la sal de sodio del ácido poliacrílico. Las partículas en polvo
de espolvorear son típicamente polvos inorgánicos tales como talco,
mica, grafito y silicatos. La absorción de agua por las partículas
en polvo hinchables transforma la composición seca en un gel que
sella el núcleo de la entrada de más agua. Las composiciones también
pueden contener una pequeña cantidad de un aceite o un adhesivo
para reducir cualquier riesgo de polvo
potencial.The use of microspheres, for example hollow microspheres, in cable filling compounds is also described in US 5,698,615. In this description the cable filling comprises a substantially dry hydrophilic composition containing, among other things, in addition to the microspheres, water-absorbable inflatable powder particles, preferably of a particle size in the range of 1-30 µm and a " sprinkle powder "which has particles preferably a fraction 1/100 of the size of the inflatable powder particles. Due to the hydrophilic nature of the inflatable powder particles, the composition always retains some water. Dusting powder particles are arranged between the inflatable powder particles to prevent agglomeration when the swellable polymer particles absorb water. Suitable inflatable powder particles are those based on the sodium salt of polyacrylic acid. The powdered particles sprinkled are typically inorganic powders such as talc, mica, graphite and silicates. The absorption of water by the inflatable powder particles transforms the dry composition into a gel that seals the core of the entrance of more water. The compositions may also contain a small amount of an oil or an adhesive to reduce any risk of dust.
potential.
El documento WO 99/15582 describe una composición que incluye microesferas huecas expandibles para uso en encapsulación de, por ejemplo, chips de semiconductores. Tales microesferas huecas, similares en morfología a las microesferas descritas en los documentos US 5.657.410 y US 5.698.615, comprenden una carcasa polimérica que encapsula a un agente soplador. Cuando se calienta, la carcasa polimérica de las microesferas expandibles se ablanda gradualmente y el agente soplador líquido, típicamente isobutano, comienza a evaporarse expandiendo así la microesfera.WO 99/15582 describes a composition which includes expandable hollow microspheres for use in encapsulation of, for example, semiconductor chips. Such hollow microspheres, similar in morphology to microspheres described in US 5,657,410 and US 5,698,615, comprise a polymeric housing that encapsulates a blowing agent. When heats up, the polymeric shell of the expandable microspheres is gradually softens and liquid blowing agent, typically isobutane, begins to evaporate expanding the microsphere.
Una conductor guía de onda luminosa se describe en el documento US 5,335,302 que comprende al menos una guía de onda luminosa acomodada en una vaina protectora y embebida en un material de relleno pastoso que contiene pequeñas microesferas. Las pequeñas microesferas, que pueden ser sólidas y rígidas, sólidas y elásticas o huecas y elásticas, están incluidas como rellenos para reducir el coste, y proporcionar mejores propiedades reológicas y amortiguadoras. Un relleno preferido comprende un aceite, un agente tixotrópico (por ejemplo, sílice pirógena) y un espesador orgánico no especificado.A light wave guide conductor is described in US 5,335,302 comprising at least one waveguide luminous accommodated in a protective sheath and embedded in a pasty filler material that contains small microspheres. The small microspheres, which can be solid and rigid, solid and elastic or hollow and elastic, are included as fillers for reduce cost, and provide better rheological properties and shock absorbers A preferred filler comprises an oil, an agent thixotropic (for example, fumed silica) and an organic thickener not specified.
En un aspecto, la presente invención proporciona una composición, particularmente una composición adecuada para uso como relleno de cable, que comprende una dispersión de microesferas expandidas huecas en un gel que comprende una base aceitosa y un elastómero termoplástico. En el que las microesferas tienen cada una, una carcasa formada de un copolímero de acrilonitrilo y meta-acrilonitrilo con un número en el "Chemical Abstract" de 38742-70-0.In one aspect, the present invention provides a composition, particularly a composition suitable for use as a cable filling, comprising a dispersion of microspheres expanded hollows in a gel comprising an oily base and a thermoplastic elastomer. In which the microspheres have each one, a housing formed of an acrylonitrile copolymer and meta-acrylonitrile with a number in the "Chemical Abstract "from 38742-70-0.
Preferiblemente la composición está sustancialmente libre de sílice, por ejemplo sílice pirógena.Preferably the composition is substantially free of silica, for example pyrogenic silica.
Los geles de la invención pueden contener además un antioxidante.The gels of the invention may also contain an antioxidant
La base aceitosa puede comprender un aceite de hidrocarburo o un aceite de silicona. Aceites de hidrocarburo particularmente preferidos incluyen aceites minerales blancos y aceites sintéticos de poli(\alpha-olefina). La base aceitosa constituye típicamente 1-99% en peso del gel, más preferiblemente 50-99% en peso del gel, en particular 80-99% en peso del gel.The oily base may comprise an oil of hydrocarbon or a silicone oil. Hydrocarbon oils particularly preferred include white mineral oils and synthetic poly (α-olefin) oils. The oily base typically constitutes 1-99% in gel weight, more preferably 50-99% by weight of the gel, in particular 80-99% by weight of the gel.
Los ejemplos de elastómeros termoplásticos incluyen a cauchos termoplásticos. El elastómero termoplástico puede ser un copolímero, por ejemplo un copolímero de bloque que posee una configuración molecular de di-bloque, tri-bloque, o multi-ramificada. En una realización particular, los bloques están comprendidos de caucho o de poliestireno. El caucho puede ser un caucho de olefina saturado compuesto de unidades de monómero de etileno, propileno o butileno. De forma alternativa, el caucho puede ser un caucho de olefina insaturado que comprende unidades de monómero de butadieno o isopreno.Examples of thermoplastic elastomers include thermoplastic rubbers. The thermoplastic elastomer can be a copolymer, for example a block copolymer that has a molecular configuration of di-block, tri-block, or multi-branched. In a particular embodiment, the blocks are comprised of rubber or polystyrene. The rubber can be an olefin rubber saturated composed of monomer units of ethylene, propylene or butylene Alternatively, the rubber may be a rubber of unsaturated olefin comprising butadiene monomer units or isoprene.
Los ejemplos particulares de elastómeros termoplásticos incluyen copolímeros de tri-bloque de estireno-etileno/butileno-estireno (SEBS), copolímero de di-bloque de estireno-etileno/propileno (SEP), copolímero multi-ramificado de etileno/propileno (EP), copolímero de tri-bloque de estireno-butadieno-estireno (SBS) y copolímero de tri-bloque de estireno-isopreno-estireno (SIS).Particular examples of elastomers thermoplastics include tri-block copolymers from styrene-ethylene / butylene-styrene (SEBS), di-block copolymer of styrene-ethylene / propylene (SEP), copolymer multi-branched ethylene / propylene (EP), tri-block copolymer of styrene-butadiene-styrene (SBS) and tri-block copolymer of styrene-isoprene-styrene (SIS).
Los elastómeros termoplásticos disponibles en el comercio incluyen los copolímeros disponibles bajo la marca comercial "Kraton" de Shell.The thermoplastic elastomers available in the Trade includes the copolymers available under the brand Shell's "Kraton" commercial.
El elastómero termoplástico se usa típicamente en las proporciones en el intervalo de 1-10% en peso de la composición, más preferiblemente en el intervalo de 2-9% en peso de la composición, en particular en el intervalo de 3-8% en peso de la composición.The thermoplastic elastomer is typically used in the proportions in the range of 1-10% by weight of the composition, more preferably in the range of 2-9% by weight of the composition, in particular in the range of 3-8% by weight of the composition.
La invención usa microesferas huecas comprimibles
que comprenden cada una, una carcasa polimérica que encapsula a un
agente soplador. La carcasa polimérica está formada de un
copolímero, de acuerdo con la reivindicación 1. El agente soplador,
por ejemplo, puede ser isobutano o isopentano. Además, las
microesferas están expandi-
das.The invention uses compressible hollow microspheres each comprising a polymeric housing that encapsulates a blowing agent. The polymeric shell is formed of a copolymer, according to claim 1. The blowing agent, for example, can be isobutane or isopentane. In addition, the microspheres are expanding
you give.
Tales microesferas huecas muestran un alto grado de elasticidad y además tienen un bajo peso específico. El uso de tales microesferas en los geles descritos en esta invención es ventajoso porque reducen el peso específico total de los geles y por lo tanto reducen o eliminan el goteo durante el trazado vertical del cable.Such hollow microspheres show a high degree of elasticity and also have a low specific weight. The use of such microspheres in the gels described in this invention is advantageous because they reduce the total specific weight of the gels and therefore reduce or eliminate dripping during vertical tracing of the cable.
La naturaleza hueca de las microesferas significa que la proporción de material sólido es muy baja en relación con el volumen. Así, su adición a los geles de la invención conduce a una reducción de la conductividad termal total y a una probabilidad menor de descomposición de cualquiera de los componentes del gel o a la creación de huecos a las temperaturas elevadas alcanzadas durante la fabricación del cable. Las propiedades elásticas superiores de las microesferas huecas sobre sus competidores sólidos proporcionan una mejor protección a, por ejemplo, las guías de onda luminosa durante el transporte, el enrollado o el trazado. Además, también se reduce el problema de la atenuación de las guías de ondas de luz debido a la presencia de orificios o cavidades dentro del relleno del cable cuando un aumento cualquiera del volumen del grueso del relleno es alcanzado debido al calentamiento durante la fabricación de cable por una reducción opuesta en el volumen de las microesferas huecas. Debido a la naturaleza comprimible de tales microesferas huecas, sus diámetros típicos son mayores que los de sus competidores sólidos. En las aplicaciones de cable de fibra óptica, pueden ser usados diámetros en el intervalo del diámetro de la guía de onda luminosa. Los diámetros de las microesferas huecas expandidas estarán típicamente en el intervalo de 1-200 \mum, más generalmente en menos de 100 \mum, típicamente en menos de 75 \mum, por ejemplo de 15 a 55 \mum.The hollow nature of the microspheres means that the proportion of solid material is very low in relation to the volume. Thus, its addition to the gels of the invention leads to a reduction of total thermal conductivity and to a probability less decomposition of any of the gel components or to the creation of gaps at the high temperatures reached during cable manufacturing. Elastic properties superiors of hollow microspheres over their solid competitors provide better protection to, for example, waveguides bright during transport, rolling or tracing. Further, the problem of attenuation of the guides of light waves due to the presence of holes or cavities inside of the cable filling when any increase in the volume of the thickness of the filling is reached due to heating during cable manufacturing for an opposite reduction in the volume of hollow microspheres Due to the compressible nature of such hollow microspheres, their typical diameters are larger than those of Your solid competitors. In fiber cable applications optics, diameters in the diameter range of The light wave guide. The diameters of the hollow microspheres expanded will typically be in the range of 1-200 µm, more generally in less than 100 um, typically in less than 75, for example 15 to 55 \ mum.
Las microesferas huecas que se usan están típicamente presentes en el intervalo de 1-95% v/v, más preferiblemente 5-95% v/v, en particular 50-95% v/v, refiriéndose las figuras precedentes a los volúmenes expandidos.The hollow microspheres that are used are typically present in the range of 1-95% v / v, more preferably 5-95% v / v, in particular 50-95% v / v, referring to the preceding figures to Expanded volumes
El antioxidante puede ser seleccionado de los comúnmente usados en la técnica. Los antioxidantes fenólicos son los preferidos. El antioxidante está típicamente presente en una cantidad de 0,01-1% p/p, por ejemplo de 0,1-1% p/p.The antioxidant can be selected from the commonly used in the art. Phenolic antioxidants are the preferred ones The antioxidant is typically present in a amount of 0.01-1% w / w, for example of 0.1-1% w / w
En un aspecto más, la invención proporciona una composición como se define anteriormente en este documento para uso como relleno de cable.In a further aspect, the invention provides a Composition as defined earlier in this document for use as cable filling.
En otro aspecto, la invención proporciona un cable, tal como un cable de comunicaciones, que contiene un relleno como se define anteriormente en este documento.In another aspect, the invention provides a cable, such as a communications cable, that contains a filler as defined earlier in this document.
En todavía un aspecto más, la invención proporciona un cable que comprende un núcleo de conducción rodeado por una vaina, una composición como se define anteriormente en este documento estando dispuesta entre el núcleo de conducción y la vaina. El núcleo de conducción puede ser, por ejemplo, un conductor eléctrico o un conductor de luz. El conductor eléctrico puede ser, por ejemplo, un conductor para conducir señales eléctricas tales como señales telefónicas.In yet another aspect, the invention provides a cable comprising a conduction core surrounded by a sheath, a composition as defined above in this document being arranged between the conduction core and the sheath. The conduction core can be, for example, a driver electric or a light conductor. The electric conductor can be, for example, a conductor to conduct electrical signals such Like telephone signals.
En un aspecto más, la invención proporciona un procedimiento para preparar un cable que comprende un núcleo de conducción y una vaina, comprendiendo el procedimiento la etapa de extruir la vaina del cable en el núcleo de conducción e interponer una composición como se define anteriormente en este documento entre el núcleo de conducción y la vaina durante la etapa de extrusión.In a further aspect, the invention provides a method for preparing a cable comprising a core of conduction and a sheath, the process comprising the stage of Extrude the cable sheath into the conduction core and interpose a composition as defined earlier in this document between the conduction core and the sheath during the stage of extrusion.
En otro aspecto, la invención proporciona un procedimiento para preparar un gel como se define anteriormente en este documento; comprendiendo el procedimiento:In another aspect, the invention provides a procedure for preparing a gel as defined above in this document; Understanding the procedure:
- (a)(to)
- calentar la base aceitosa a una temperatura en el intervalo de 110ºC a 120ºC;heat the oily base to a temperature in the range of 110 ° C to 120 ° C;
- (b)(b)
- añadir el elastómero termoplástico a la base aceitosa y mezclar para formar una mezcla;add thermoplastic elastomer to the oily base and mix to form a mixture;
- (c)(C)
- enfriar la mezcla a una temperatura de menos de 90ºC;cool the mixture to a temperature of less than 90 ° C;
- (d)(d)
- añadir y mezclar en las microesferas; y opcionalmenteadd and mix in the microspheres; and optionally
- (e)(and)
- añadir y mezclar en un antioxidante; y/oadd and mix in an antioxidant; I
- (f)(F)
- mantener la mezcla bajo vacío para eliminar el gas atrapado.keep the mixture under vacuum to Remove trapped gas.
En una realización preferida, el procedimiento comprende:In a preferred embodiment, the process understands:
- (i)(i)
- mezclar al menos un aceite en un tanque de calentamiento-mezcla;mix at least one oil in a heating-mixing tank;
- (ii)(ii)
- calentar los aceites mezclados a 110-120ºC en un tanque agitado de calentamiento-mezcla;heat the mixed oils to 110-120 ° C in a stirred tank of heating-mixing;
- (iii)(iii)
- añadir y mezclar el elastómero termoplástico a la base aceitosa con alta cizalla durante no más de una hora después de transferir la base aceitosa a un tanque de mezcla-enfriamiento, permitiendo que la temperatura de la mezcla se eleve a más de 120-130ºC;add and mix the elastomer thermoplastic to the oily base with high shear for no more than one hour after transferring the oily base to a tank of mixing-cooling, allowing the temperature of the mixture rises to more than 120-130 ° C;
- (iv)(iv)
- enfriar la mezcla a <90ºC y transferirla a un reactor principal agitado,cool the mixture to <90 ° C and transfer it to a stirred main reactor,
- (v)(v)
- añadir y mezclar un antioxidante;add and mix a antioxidant;
- (vi)(saw)
- añadir y mezclar las microesferas, extraídas al reactor bajo vacío o bombeo, durante al menos dos minutos;add and mix the microspheres, extracted to the reactor under vacuum or pumping, for at least two minutes;
- (vii)(vii)
- mantener el vacío durante al menos otros 10 minutos para efectuar la eliminación de las burbujas de aire antes de liberar el gel terminado.keep the vacuum for at least another 10 minutes to remove bubbles air before releasing the finished gel.
Aunque la temperatura de la mezcla sea típicamente <90ºC después de enfriar, más preferiblemente es <80ºC, en particular es <70ºC.Although the temperature of the mixture is typically <90 ° C after cooling, more preferably it is <80ºC, in particular it is <70ºC.
Otros aspectos y particularidades de la invención son como se establecen en las reivindicaciones añadidas en este documento.Other aspects and particularities of the invention are as set forth in the claims added in this document.
La invención será ilustrada ahora, pero no limitada, en cuanto a las realizaciones particulares mostradas en los dibujos que acompañan, en los que:The invention will now be illustrated, but not limited, as for the particular embodiments shown in the accompanying drawings, in which:
La figura 1 muestra una vista transversal de un cable eléctrico; yFigure 1 shows a cross-sectional view of a electric cable; Y
La figura 2 muestra una vista transversal de un cable óptico;Figure 2 shows a cross-sectional view of a optical cable;
La figura 3 es un gráfico de la viscosidad frente a la velocidad de cizalla para la composición del Ejemplo 1 a 25ºC; yFigure 3 is a plot of viscosity versus at the shear rate for the composition of Example 1 at 25 ° C; Y
La figura 4 es un gráfico de viscosidad frente a la velocidad de cizalla para la composición del Ejemplo 2 a 25ºC.Figure 4 is a graph of viscosity versus the shear rate for the composition of Example 2 a 25 ° C
La figura 1 muestra una vista transversal de un cable eléctrico 11, que comprende, en este ejemplo, cuatro conductores eléctricos 13 revestidos en el revestimiento 12. Los conductores eléctricos 13 comprenden por sí mismos a un conductor eléctrico 14, preferiblemente de cobre, y un aislamiento externo 15, típicamente de polietileno. Esparcido entre los conductores eléctricos 13 y el revestimiento externo 12, hay una composición 16 de gel de relleno. En esta realización, la composición del relleno puede comprender una base aceitosa, un caucho termoplástico tal como un elastómero termoplástico y microesferas dispersadas y opcionalmente un antioxidante. El cable eléctrico, comprendiendo típicamente un núcleo de cobre, puede ser usado para los objetivos de telecomunicaciones o distribución de electricidad.Figure 1 shows a cross-sectional view of a electric cable 11, comprising, in this example, four electrical conductors 13 coated in the liner 12. The electrical conductors 13 themselves comprise a conductor electrical 14, preferably copper, and an external insulation 15, typically polyethylene. Scattered among the drivers electrical 13 and the outer lining 12, there is a composition 16 of filling gel. In this embodiment, the filling composition it can comprise an oily base, a thermoplastic rubber such as a thermoplastic elastomer and dispersed microspheres and optionally an antioxidant. The electric cable, comprising typically a copper core, can be used for the purposes of telecommunications or electricity distribution.
Aunque la figura 1 muestre una vista transversal de un cable eléctrico que comprende a cuatro conductores en una configuración de cuadrete en estrella, será apreciado que cables que tengan una variedad de configuraciones diferentes puedan ser usados como alternativas a la configuración mostrada.Although Figure 1 shows a cross-sectional view of an electric cable comprising four conductors in a star quad configuration, it will be appreciated that wires that have a variety of different configurations can be used as alternatives to the configuration shown.
La figura 2 muestra a un cable óptico 21 que comprende tres tubos amortiguadores de fibra óptica 23 revestidos en el revestimiento 22. Los tubos amortiguadores de fibra óptica 23 consisten por sí mismos en una fibra óptica 24 provista de un revestimiento protector 26 y una vaina protectora 25. La composición de relleno 27 está dispuesta entre la fibra óptica cubierta y la vaina protectora. Además, rellena los intersticios formados entre los tubos amortiguadores individuales y entre los tubos amortiguadores y la superficie interna del revestimiento del cable.Figure 2 shows an optical cable 21 that comprises three coated 23 fiber optic buffer tubes in the coating 22. The fiber optic buffer tubes 23 they consist of an optical fiber 24 provided with a protective coating 26 and a protective sheath 25. The composition of filler 27 is disposed between the covered optical fiber and the protective sheath In addition, fill in the interstices formed between the individual buffer tubes and between the tubes shock absorbers and the inner surface of the lining of the cable.
Los ejemplos de geles específicos adecuados para uso en cables, tales como los cables ilustrados en las figuras 1 y 2, son como sigue:Examples of specific gels suitable for use in cables, such as the cables illustrated in Figures 1 and 2, are as follows:
Un relleno de gel fue preparado teniendo la composición siguiente:A gel filling was prepared having the following composition:
El relleno de gel de este ejemplo es adecuado para rellenar los intersticios entre los tubos y conductores (de alta iluminación) y no está en contacto directo con las guías de fibra.The gel filling of this example is suitable to fill the interstices between the pipes and conductors (of high lighting) and is not in direct contact with the guides fiber.
El gel fue preparado de la siguiente manera:The gel was prepared as follows:
La base aceitosa fue introducida en un tanque agitado de calentamiento-mezcla y fue calentada a 110-120ºC antes de transferirla a un tanque de mezcla-enfriamiento de alta cizalla, a la que fue añadido el elastómero termoplástico (Kraton) (en forma de gránulos). La mezcla fue mezclada en condiciones de alta cizalla usando emulsificador de mezcla del tipo inmersión multitarea (Silverson Machines Limited, Modelo GDD 25) durante no más de 60 minutos. Durante el procedimiento de mezcla, se permite que la temperatura de la mezcla se eleve a 120-130ºC. La mezcla fue enfriada mediante un sistema refrigerante de agua fría, y la mezcla enfriada fue transferida a un reactor principal agitado donde fue añadido el antioxidante. Entonces fue creado el vacío dentro del reactor para aspirar las microesferas que fueron mezcladas en la mezcla por un período de al menos dos minutos. El vacío fue mantenido durante al menos diez minutos más para efectuar la eliminación de cualquier burbuja de aire. El vacío entonces fue liberado, el agitador fue apagado y fueron tomadas muestras antes de liberar el gel terminado del reactor principal.The oily base was introduced in a tank stirred heating-mixing and was heated to 110-120 ° C before transferring it to a tank of high shear mixing-cooling, to which it was added thermoplastic elastomer (Kraton) (in the form of granules). The mixture was mixed under high shear conditions using multitasking immersion mixing emulsifier (Silverson Machines Limited, Model GDD 25) for no more than 60 minutes During the mixing procedure, the Mix temperature rises to 120-130 ° C. The mixture was cooled by a cold water cooling system, and the cooled mixture was transferred to a stirred main reactor where the antioxidant was added. Then the void was created inside the reactor to aspirate the microspheres that were mixed in the mixture for a period of at least two minutes. He vacuum was maintained for at least ten more minutes to effect the elimination of any air bubble. The emptiness then was released, the stirrer was turned off and samples were taken before of releasing the finished gel from the main reactor.
El producto fue caracterizado por varios análisis, los resultados de los cuales son resumidos en la Tabla 1 a continuación. Las conductividades térmicas referidas en la tabla fueron determinadas como sigue:The product was characterized by several analysis, the results of which are summarized in Table 1 then. The thermal conductivities referred to in the table were determined as follows:
Los discos de la muestra de ensayo fueron creados por recogida de los geles en un par de anillos de nilón de diámetro interno medio de 70,1 mm y espesor medio de 10,03 mm y colocando película de adherencia encima y debajo. Una pequeña corrección fue hecha para tener un interfaz suplementario introducido por la película de adherencia. La conductividad térmica de las muestras de ensayo fue medida usando una placa calentadora de seguridad de 76 mm. Un par de discos de la muestra de ensayo fueron montados, bajo la presión de dos placas enfriadas, en cada lado de la placa calentadora de seguridad. Las placas enfriadas fueron mantenidas a una temperatura constante de \pm 0,05ºC. Las superficies de las placas tenían emitancias de 0,9. La temperatura de seguridad anular sobre la placa calentadora fue ajustada con la de la parte central a \pm 0,01ºC para reducir al mínimo el flujo de calor lateral en las muestras de ensayo. La placa calentadora y las muestras de ensayo fueron aisladas con una manta de fibra de vidrio para reducir más las pérdidas de calor del borde. La caída de las temperaturas por las muestras de ensayo fue fijada en 14ºC y en aproximadamente 5 horas se permitió que fuera establecido el equilibrio térmico antes de que fueran tomadas las lecturas finales.The disks of the test sample were created by collecting the gels in a pair of nylon rings in diameter medium internal 70.1 mm and average thickness 10.03 mm and placing adhesion film above and below. A small correction was made to have a supplementary interface introduced by the adhesion film The thermal conductivity of the samples of test was measured using a 76-degree safety heating plate mm A pair of disks from the test sample were mounted, under the pressure of two cooled plates, on each side of the plate safety heater. The cooled plates were maintained at a constant temperature of ± 0.05 ° C. The surfaces of the plates had 0.9 emitters. The annular safety temperature on the heating plate was adjusted with that of the central part to ± 0.01 ° C to minimize lateral heat flow at The test samples. The heating plate and the samples of test were isolated with a fiberglass blanket to further reduce heat losses from the edge. The fall of the temperatures by the test samples was set at 14 ° C and at approximately 5 hours was allowed to be established on thermal equilibrium before the readings were taken late.
El ensayo de envejecimiento fue derivado de YD/T839.4-1996 (Método PRC) excepto que fueron cambiadas la temperatura y la duración del ensayo.The aging trial was derived from YD / T839.4-1996 (PRC Method) except that they were changed the temperature and the duration of the test.
La Tabla 1 muestra que la densidad del gel es baja lo que contribuyó a obtener buenas propiedades antigoteo (medida a 80ºC). El comportamiento a bajas temperaturas fue evaluado por penetración de cono a -40ºC mientras que el comportamiento a altas temperaturas fue analizado por una combinación de la técnica de escurrido, la prueba de separación del aceite y de pérdida de volátiles todos llevados a cabo a 80ºC y la prueba del tiempo de inducción oxidativa llevada a cabo a 190ºC. Un tiempo de inducción oxidativa superior a 20 minutos es deseable. Los resultados indican que el gel tiene un intervalo de temperaturas operativas de -40 a +80ºC. Además, el comportamiento reológico del gel, mostrado en la figura 3, es tixotrópico (fluidificación por cizalla) permitiendo el bombeo en frío y el procesamiento, y así el relleno del cable con la ausencia de huecos creados por el encogimiento del gel.Table 1 shows that the gel density is low what contributed to get good anti-drip properties (measured at 80 ° C). The behavior at low temperatures was evaluated by cone penetration at -40 ° C while the high temperature behavior was analyzed by a combination of the draining technique, the separation test of the oil and volatile loss all carried out at 80 ° C and the oxidative induction time test carried out at 190 ° C. A oxidative induction time greater than 20 minutes is desirable. The results indicate that the gel has a temperature range operating from -40 to + 80ºC. In addition, the rheological behavior of gel, shown in figure 3, is thixotropic (fluidization by shear) allowing cold pumping and processing, and thus the cable filling with the absence of holes created by the gel shrinkage.
La conductividad térmica fue determinada a 23ºC y 80ºC. Los valores para la conductividad fueron bajos reflejando la baja densidad del gel, y variaron poco con la temperatura lo que sugiere un material que posee una estructura desordenada. Las buenas propiedades de aislamiento indicaron que era un material que posee buena resistencia respecto a la descomposición térmica que puede ocurrir a temperaturas elevadas alcanzadas durante la fabricación del cable. Además, el gel sería menos sensible a la expansión térmica y a la contracción que puede darse durante la fabricación del cable conduciendo a la formación de huecos en el relleno del cable. Para objetivos de comparación, se dan las conductividades térmicas de un intervalo de materiales en la Tabla 2.The thermal conductivity was determined at 23 ° C and 80 ° C The values for conductivity were low reflecting the low gel density, and varied little with temperature what suggests a material that has a messy structure. The good insulation properties indicated that it was a material that it has good resistance to thermal decomposition that it can occur at high temperatures reached during the cable manufacturing. In addition, the gel would be less sensitive to thermal expansion and contraction that can occur during the cable manufacturing leading to the formation of gaps in the cable filling. For comparison purposes, the thermal conductivities of a range of materials in the Table 2.
El gel mostró buenas propiedades de envejecimiento y resistencia a uv y a la temperatura. Hubo también una baja generación de gas hidrógeno.The gel showed good properties of aging and resistance to UV and temperature. There was also a low generation of hydrogen gas.
Un relleno de gel similar fue preparado de una manera similar a la descrita en el Ejemplo 1, pero con una calidad diferente del aceite mineral. El gel fue adecuado para uso en aplicaciones de relleno y fluidificación de pequeños cables de cobre de teléfono de pares.A similar gel filler was prepared from a similar to that described in Example 1, but with a quality different from mineral oil. The gel was suitable for use in filling and fluidization applications of small cables copper phone pairs.
El gel fue sometido a varios análisis físicos. Los resultados de los análisis físicos fueron similares a los de la composición del Ejemplo 1 y por lo tanto sólo son citadas las propiedades eléctricas en la Tabla 3.The gel was subjected to several physical analyzes. The results of the physical analyzes were similar to those of the composition of Example 1 and therefore only the electrical properties in Table 3.
El gel se caracteriza por una baja permitividad relativa (1,62) y una resistencia de volumen grande (2,8 x 10^{15} Ohm.cm). Para objetivos de comparación, se dan las permitividades relativas de varios materiales en la Tabla 4.The gel is characterized by a low permittivity relative (1.62) and a large volume resistor (2.8 x 10 15 Ohm.cm). For comparison purposes, the relative permittivities of various materials in Table 4.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Ejemplo 3Example 3
Un gel adecuado para uso en relleno de tubos holgados y relleno intersticial entre cintas y núcleos ranurados abiertos fue preparado de una manera similar a la descrita en el ejemplo 1. La fórmula para este gel se describe a continuación:A gel suitable for use in tube filling baggy and interstitial filling between ribbons and grooved cores open was prepared in a manner similar to that described in the Example 1. The formula for this gel is described below:
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
El gel fue sometido a varios análisis físicos. Los resultados de los análisis físicos, que fueron similares a los resultados de la composición del Ejemplo 1 se muestran en la Tabla 5.The gel was subjected to several physical analyzes. The results of the physical analyzes, which were similar to those Results of the composition of Example 1 are shown in the Table 5.
Además fueron analizados el límite de resistencia a la tracción y el esfuerzo de ruptura de revestimiento de fibras ópticas de acuerdo con las normas FOTP-28 y FOTP-178 respectivamente. La fibra óptica fue CPC6 fabricada por Siecor. Los ensayos fueron llevados a cabo después del envejecimiento de las fibras en cámaras de aire forzadas durante 30 días a 85\pm1ºC sumergidas en gel. Las medidas fueron llevadas a cabo a 20ºC y humedad relativa del 70%. El límite de resistencia a la tracción fue medido en treinta muestras de 0,5 mm de cuatro grupos diferentes a una velocidad de elongación de 500\pm50 mm/minutos. Fueron usadas muestras de 50 mm para la prueba del esfuerzo de ruptura de revestimiento usando una herramienta de desmoldeo de 500\pm50 mm/minutos. Los valores del límite de resistencia a la tracción promedio y del esfuerzo de ruptura de revestimiento para una muestra control fueron 68,89 N y 3,61 N respectivamente.In addition the resistance limit was analyzed to tensile and breaking stress of fiber lining optics in accordance with FOTP-28 standards and FOTP-178 respectively. The fiber optic was CPC6 manufactured by Siecor. The trials were carried out after of fiber aging in forced air chambers for 30 days at 85 ± 1 ° C immersed in gel. The measures were carried out at 20 ° C and relative humidity of 70%. The limit of tensile strength was measured in thirty 0.5 mm samples from four different groups at an elongation rate of 500 ± 50 mm / minutes. 50 mm samples were used for proof of the coating breaking stress using a 500 ± 50 mm / minute release tool. The values of limit of average tensile strength and stress of coating rupture for a control sample were 68.89 N and 3.61 N respectively.
El comportamiento sensible a la cizalla de la viscosidad se ilustra en la figura 4 y muestra que el gel es tixotrópico o fluidificable por cizalla. Este gel aunque de viscosidad inferior que el gel del ejemplo 1, incluso pasó la prueba del drenaje. El comportamiento a bajas temperaturas, caracterizado por una penetración de cono a -40ºC, fue excepcional. Esto es particularmente importante cuando es usado este gel en contacto directo con fibras ópticas y debe mantener flexibilidad a temperaturas bajas para evitar aplicar estrés a las fibras anteriormente mencionadas o microdoblamientos causados por contracciones que pueden conducir a un aumento de la atenuación. El límite de resistencia a la tracción y el esfuerzo de ruptura de revestimiento sugirieron que no hubo ninguna deterioración en la resistencia mecánica de las fibras o degradación en el revestimiento de la fibra después de la exposición al gel.The shear sensitive behavior of the viscosity is illustrated in figure 4 and shows that the gel is thixotropic or fluidifiable by shear. This gel although of lower viscosity than the gel of example 1, even passed the test of drainage. The behavior at low temperatures, characterized by a cone penetration at -40 ° C, it was exceptional. This is particularly important when using this gel in contact direct with optical fibers and should maintain flexibility to low temperatures to avoid applying stress to the fibers previously mentioned or microdoblamientos caused by contractions that can lead to increased attenuation. He tensile strength limit and breaking stress of coating suggested that there was no deterioration in the mechanical resistance of the fibers or degradation in the fiber coating after exposure to the gel.
Claims (14)
- (a)(to)
- calentar la base aceitosa a una temperatura en el intervalo de 110ºC a 120ºC;heat the oily base to a temperature in the range of 110 ° C to 120 ° C;
- (b)(b)
- añadir el elastómero termoplástico a la base aceitosa y mezclar para formar una mezcla;add thermoplastic elastomer to the oily base and mix to form a mixture;
- (c)(C)
- enfriar la mezcla a una temperatura de menos de 90ºC;cool the mixture to a temperature of less than 90 ° C;
- (d)(d)
- añadir y mezclar las microesferas; y opcionalmenteadd and mix the microspheres; Y optionally
- (e)(and)
- añadir y mezclar un antioxidante; y/oadd and mix an antioxidant; I
- (f)(F)
- mantener la mezcla bajo vacío para eliminar el gas atrapado.keep the mixture under vacuum to Remove trapped gas.
- (i)(i)
- mezclar al menos un aceite en un tanque de calentamiento-mezcla,mix at least one oil in a heating-mixing tank,
- (ii)(ii)
- calentar los aceites mezclados a 110-120ºC en un tanque agitado de calentamiento-mezcla;heat the mixed oils to 110-120 ° C in a stirred tank of heating-mixing;
- (iii)(iii)
- añadir y mezclar el elastómero termoplástico a la base aceitosa con alta cizalla durante no más de una hora después de transferir la base aceitosa a un tanque de mezcla-enfriamiento, permitiendo a la temperatura de la mezcla elevarse a más de 120-130ºC;add and mix the elastomer thermoplastic to the oily base with high shear for no more than one hour after transferring the oily base to a tank of mixing-cooling, allowing the temperature of the mixture rise to more than 120-130 ° C;
- (iv)(iv)
- enfriar la mezcla a <90ºC y transferirla a un reactor principal agitado;cool the mixture to <90 ° C and transfer it to a stirred main reactor;
- (v)(v)
- añadir y mezclar en un paquete antioxidante;add and mix in a package antioxidant;
- (vi)(saw)
- añadir y mezclar las microesferas, extraídas al reactor bajo vacío o bombear, durante al menos dos minutos;add and mix the microspheres, extracted to the reactor under vacuum or pump, for at least two minutes;
- (vii)(vii)
- mantener el vacío durante al menos otros 10 minutos para efectuar la eliminación de las burbujas de aire antes de liberar la composición terminada.keep the vacuum for at least another 10 minutes to remove bubbles air before releasing the finished composition.
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